CN106335190A - Vari成型复合材料泡沫夹层楔形制件的制造工艺及所得楔形制件 - Google Patents

Vari成型复合材料泡沫夹层楔形制件的制造工艺及所得楔形制件 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的制造工艺及所得楔形制件，在成型模具表面铺覆脱模布一，再铺覆下蒙皮，将楔形夹芯泡沫定位到下蒙皮上，在楔形夹芯泡沫上铺覆上蒙皮；然后依次铺覆脱模布二、导流介质、注胶管路、抽气管路、真空袋膜，将真空袋膜与密封胶条粘牢，进行封装，抽真空，完成真空检测、树脂预热、模具预热、注入树脂、封闭注胶管路、升温固化、脱模工序。楔形夹芯泡沫上开具贯通楔形夹芯泡沫的树脂孔路，来加快树脂对楔形夹芯泡沫下蒙皮中纤维的快速浸润。该发明与传统VARI成型相比，解决了VARI成型泡沫夹芯结构制件的难题，同时通过合理化的流道布置，解决了楔形泡沫制件VARI成型的边缘效应，制件表面的针孔、贫胶等缺陷。

Description

VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的制造工艺及所得楔形 制件
技术领域
本发明涉及一种VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的制造工艺及所得楔形制件。
背景技术
民机作为航空领域中一个重要分支，复合材料在其上面的应用备受关注，复合材料在民机上的应用逐渐增加，波音的B787飞机和空客的A350飞机复合材料用量已经超过了50%，越来越多复合材料的应用，成本势必成为限制复合材料在民机上应用的主要因素。根据民机每个部件结构形式的特点，引入低成本化的成型工艺，如VARI成型工艺，RTM成型工艺，OOA成型工艺等，是降低飞机制造成本的一种有效手段。而在民机的各个结构部件中，机翼部位大多数部件均可采取低成本化的成型工艺制造，机翼蒙皮可采取OOA成型工艺，小翼可采取VARI成型或者RTM成型工艺等等。
在众多的民机结构部件中，楔形制件是一种比较典型的制件，如缝翼尾缘、扰流板等部件。为了充分发挥复合材料减重的特性，该类部件通常设计为泡沫夹芯结构，而泡沫夹芯结构在VARI成型工艺中难度较大，楔形结构的泡沫夹芯结构，VARI成型难度更大。由于泡沫与蒙皮之间缝隙较大，树脂在泡沫与蒙皮之间的流动速度明显快于树脂在蒙皮织物内部的速度；同时，楔形制件两侧的R角在处理不妥当的情况，易成为快速流道，树脂在R角处的流动速度明显快于树脂在蒙皮织物中的速度。采用常规的VARI成型工艺，树脂无法快速到达泡沫底面的织物，只能靠织物之间毛细作用进行渗透，容易造成泡沫底层织物不能充分地被浸润以及泡沫与蒙皮之间的粘接效果不良，从而导致制品质量不合格；另外，楔形制件的边缘效应十分明显，在树脂渗透过程中，在泡沫底层蒙皮中易形成包围区，造成制品表面出现干斑，缺胶等缺陷。
上述存在的问题在复合材料泡沫夹层楔形制件VARI成型过程中应当予以充分地考虑，并需要解决的实际问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的制造工艺及所得楔形制件，为低成本化的复合材料泡沫夹层楔形制件的VARI成型工艺方法，旨在提高制件质量，降低制件制造成本解决现有技术中存在的上述问题。
本发明的技术解决方案是：
一种VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的制造工艺，包括：
在成型模具表面铺覆脱模布一，在激光投影辅助下，再铺覆下蒙皮，封装、进烘箱预压实下蒙皮；待成型模具的温度降至室温，将楔形夹芯泡沫定位到下蒙皮上，待楔形夹芯泡沫定位完毕之后，在楔形夹芯泡沫上铺覆上蒙皮，在铺覆过程中，将楔形夹芯泡沫与上蒙皮之间的R角压实，避免架桥；
然后依次铺覆脱模布二、导流介质、注胶管路、抽气管路、真空袋膜，在模具上距离下蒙皮10cm~30cm的位置贴密封胶条，并使密封胶条与成型模具完全粘牢；
最后将真空袋膜与密封胶条粘牢，进行封装，抽真空，依次完成真空检测、树脂预热、模具预热、注入树脂、封闭注胶管路、升温固化、脱模工序，完成复合材料泡沫夹层楔形制件的VARI成型制造。
进一步地，楔形夹芯泡沫上开具贯通楔形夹芯泡沫的树脂孔路，使树脂从楔形夹芯泡沫上蒙皮通过树脂孔路达到楔形夹芯泡沫下蒙皮，加快树脂对楔形夹芯泡沫下蒙皮中纤维的快速浸润。
进一步地，楔形夹芯泡沫上开具的树脂孔路的直径为1mm~3mm，相邻树脂孔路间距为20mm~50mm，根据所使用树脂体系的工艺窗口，复合材料泡沫夹层楔形制件的尺寸决定树脂孔路的直径和间距。
进一步地，铺覆的导流介质带有倒角，铺覆导流介质距离楔形夹芯泡沫前端的距离d1为5cm~10cm，距离楔形夹芯泡沫两侧的距离d2和d3的距离分别为5cm~15cm。
进一步地，导流介质的倒角θ为30°~60°。
进一步地，在成型模具表面铺覆一层具有导气的脱模布，在树脂注入到预制体的过程中，将泡沫底层织物中的气体排除到制体之外。
一种VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件，由上述的VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的制造工艺制得。
该种VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的制造工艺，为了使泡沫上层织物中的树脂快速到达泡沫下层织物中，需要在泡沫上开具1mm~3mm的孔洞，孔洞之间的距离为20cm~50mm，作为树脂的流道。在成型模具表面铺覆一层具有导气功能的脱模布，保证在树脂注入到预制体的过程中，泡沫底层织物中的气体能够被排除到预制体之外，导流介质距离泡沫边缘的距离为5cm~10cm，目的控制树脂流动时的前端和边缘效应，保证树脂能够有效地充分地浸润预制体。导流介质需做导角处理，避免树脂沿着泡沫两侧的R角快速流道流动，导角大小控制在30°~60°。
本发明通过对泡沫的开孔处理、树脂流道的布置和导气通路的设定。该发明与传统VARI成型相比，解决了VARI成型泡沫夹芯结构制件的难题，同时通过合理化的流道布置，解决了楔形泡沫制件VARI成型的边缘效应，制件表面的针孔、贫胶等缺陷。
本发明的有益效果是：本发明以低成本化的VARI成型工艺制造复合材料泡沫夹层楔形制件达到降低成本的目的。在VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的工艺过程中，楔形泡沫进行开孔处理，增加树脂从楔形泡沫上蒙皮达到下蒙皮的通路；合理的流道布置，主要是控制导流介质的大小、形状、与边界的距离，消除边缘效应，使复合材料泡沫夹层楔形制件上下蒙皮中所有的纤维均能被树脂完全充分地浸润；在成型模具表面铺覆一层脱模布，目的增加泡沫底层蒙皮中气体通道。上述措施解决了复合材料泡沫夹层楔形制件贴膜面干斑、贫胶和针孔等缺陷，提高了产品质量与合格率。该发明与传统VARI成型相比，解决了VARI成型泡沫夹芯结构制件的难题，同时通过合理化的流道布置，解决了楔形泡沫制件VARI成型的边缘效应，制件表面的针孔、贫胶等缺陷。扩大了VARI成型在复杂制件上的应用，提高了制件的产品质量与合格率。
附图说明
图1是本发明实施例VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件过程示意图；
图2是实施例中楔形夹芯泡沫开孔的结构示意图；
图3是实施例中导流介质的布置示意图；
图4是实施例所得VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的结构示意图；
其中：1-成型模具；2-密封胶条；3-下蒙皮；4-楔形夹芯泡沫；5-上蒙皮；6-脱模布一；7-导流介质；8-真空袋膜；9-注胶管路；10-抽气管路；11-树脂孔路；12-脱模布二。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例
一种VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的制造工艺，如图1所示，首先在成型模具1上铺覆一层具有导气功能的脱模布一6，采用激光投影辅助铺覆下蒙皮3织物，封装、进烘箱预压实下蒙皮3；待成型模具1的温度降至室温，放置、定位楔形夹芯泡沫4，铺覆上蒙皮5的第一层织物，封装、进烘箱预压实，待成型模具1温度降至室温，铺覆上蒙皮5剩余的织物。
按照真空辅助成型工艺VARI的规范要求，依次铺覆脱模布二12、导流介质77、注胶管路9、抽气管路10，在距离制品铺贴线10cm~30cm的位置粘贴密封胶条2，将真空袋膜8密封到密封胶条2上，完成封装，送入烘箱加热，注入树脂，固化。脱模后，完成复合材料泡沫夹层楔形制件的VARI成型制造。
如图2所示，泡沫夹芯开具有树脂通路的孔洞，保证树脂渗透上蒙皮5中织物后，可通过树脂孔路11快速的到达下蒙皮3织物中，使树脂快速的浸润下蒙皮3织物。所述的树脂孔路11的孔径位1mm~3mm，每个树脂孔路11之间的距离为20mm~50mm。
如图3所示，导流介质7为带有倒角θ的梯形状，通过控制倒角θ的大小，控制树脂渗透楔形制件时的边缘效应，避免树脂在下蒙皮3中形成包路。θ越小，树脂越难到达楔形制件两侧的边角，边缘效应控制的越好，倒角θ一般控制在30°~60°。所述的导流介质77的尺寸应远小于泡沫夹芯的尺寸，保证树脂渗透上蒙皮5的速度与树脂渗透下蒙皮3的速度保持一致，导流介质7距离泡沫夹芯前端的距离d1为5cm~10cm，导流介质7距离泡沫夹芯两侧的距离d2和d3分别为5cm~15cm。
如图4所示，一种VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件，由上述的VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的制造工艺制得。
实施例以低成本化的VARI成型工艺制造复合材料泡沫夹层楔形制件达到降低成本的目的。在实施例提供的VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的工艺过程中，泡沫进行开孔处理，增加树脂从泡沫上蒙皮5达到下蒙皮3的通路；合理的流道布置，主要是控制导流介质7的大小、形状、与边界的距离，消除边缘效应，使复合材料泡沫夹层楔形制件上下蒙皮3中所有的纤维均能被树脂完全充分地浸润；在成型模具1表面铺覆一层脱模布一6，目的增加泡沫底层蒙皮中气体通道。上述措施解决了复合材料泡沫夹层楔形制件贴膜面干斑、贫胶和针孔等缺陷，提高了产品质量与合格率。
该种VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的制造工艺及所得楔形制件，双真空袋法真空辅助液体成型技术整体成型复合材料帽型加筋壁板，以真空袋作为帽型加筋壁板的芯模，靠真空作用保证帽型加筋壁板的帽型结构，在保证整个真空系统不漏气的情况下，灌注完树脂即可成型复合材料帽型加筋壁板。该发明与其他复合材料帽型加筋板的液体成型技术相比，不但解决了整体成型复合材料帽型加筋板需专用芯模且脱模困难的技术难题，大大地降低了制造成本。
与传统VARI成型相比，实施例解决了VARI成型泡沫夹芯结构制件的难题，同时通过合理化的流道布置，解决了楔形泡沫制件VARI成型的边缘效应，制件表面的针孔、贫胶等缺陷。扩大了VARI成型在复杂制件上的应用，提高了制件的产品质量与合格率。

Claims (7)

1.一种VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的制造工艺，其特征在于，包括：
在成型模具表面铺覆脱模布一，在激光投影辅助下，再铺覆下蒙皮，封装、进烘箱预压实下蒙皮；待成型模具的温度降至室温，将楔形夹芯泡沫定位到下蒙皮上，待楔形夹芯泡沫定位完毕之后，在楔形夹芯泡沫上铺覆上蒙皮，在铺覆过程中，将楔形夹芯泡沫与上蒙皮之间的R角压实，避免架桥；
然后依次铺覆脱模布二、导流介质、注胶管路、抽气管路、真空袋膜，在模具上距离下蒙皮10cm~30cm的位置贴密封胶条，并使密封胶条与成型模具完全粘牢；
最后将真空袋膜与密封胶条粘牢，进行封装，抽真空，依次完成真空检测、树脂预热、模具预热、注入树脂、封闭注胶管路、升温固化、脱模工序，完成复合材料泡沫夹层楔形制件的VARI成型制造。
2.如权利要求1所述的VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的制造工艺，其特征在于：楔形夹芯泡沫上开具贯通楔形夹芯泡沫的树脂孔路，使树脂从楔形夹芯泡沫上蒙皮通过树脂孔路达到楔形夹芯泡沫下蒙皮，加快树脂对楔形夹芯泡沫下蒙皮中纤维的快速浸润。
3.如权利要求2所述的VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的制造工艺，其特征在于：楔形夹芯泡沫上开具的树脂孔路的直径为1mm~3mm，相邻树脂孔路，间距为20mm~50mm，根据所使用树脂体系的工艺窗口，复合材料泡沫夹层楔形制件的尺寸决定树脂孔路的直径和间距。
4.如权利要求1所述的VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的制造工艺，其特征在于：铺覆的导流介质带有倒角，铺覆导流介质距离楔形夹芯泡沫前端的距离d1为5cm~10cm，距离楔形夹芯泡沫两侧的距离d2和d3的距离分别为5cm~15cm。
5.如权利要求4所述的VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的制造工艺，其特征在于：导流介质的倒角θ为30°~60°。
6.如权利要求1-5任一项所述的VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的制造工艺，其特征在于：在成型模具表面铺覆一层具有导气的脱模布，在树脂注入到预制体的过程中，将泡沫底层织物中的气体排除到制体之外。
7.一种VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件，其特征在于：由权利要求1-6任一项所述的VARI成型复合材料泡沫夹层楔形制件的制造工艺制得。
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